AHRS и IMU - сходства и различия
Система определения курса и ориентации (AHRS) включает в себя трехосный гироскоп на базе MEMS, акселерометр и магнитометр. Разница между системой определения курса и ориентации и инерциальным измерительным блоком IMU (ИИБ) заключается в том, что система определения курса и ориентации включает встроенный блок вычисления данных о положении и информации о курсе, а инерциальный измерительный блок предоставляет только данные датчиков, а не точную информацию о положении. В настоящее время система AHRS использует объединение данных нескольких датчиков для расчета курса и ориентации в качестве фильтра Калмана.
Система определения курса и ориентации включает в себя следующие функции:
- высокоточный вывод положения и ориентации на 360 градусов, использование углов Эйлера;
- эффективный алгоритм объединения данных (быстрый динамический отклик и долговременная стабильность, отсутствие ошибок накопления);
- режим вывода разделен на трехмерные полные данные об ориентации (кватернион/угол Эйлера/матрица поворота/исходные данные);
- трехмерное ускорение/трехмерная угловая скорость/трехмерная напряженность геомагнитного поля.
Первоначально AHRS возникла из технологий, связанных с авиацией, но в последние годы, поскольку стоимость компонентов продолжает снижаться, она также широко используется в автомобилях и беспилотных летательных аппаратах, промышленном, наземном и подводном оборудовании, камерах и антенных подвесках, виртуальной реальности, научных испытаниях.
Инерциальный измерительный блок - устройство, которое измеряет ориентацию движущегося носителя с помощью акселерометра и гироскопа. Его функции и устройства во многом аналогичны функциям AHRS, и ключевое отличие заключается в том, что система определения курса и ориентации включает встроенный блок обработки поступающих данных. А блок IMU предоставляет только данные, полученные с датчиков, и не имеет функционала для их последующей обработки.
Инерциальные измерительные устройства в основном используются в оборудовании, которое должно контролировать ориентацию движущихся объектов, таких как автомобили, роботы и ракеты, а чаще всего - в самолетах. С развитием технологий, эти датчики начали использовать в промышленном оборудовании для измерения его местоположения. Стоит отметить, что сейчас эта технология также начинает применяться в сельском хозяйстве. Поскольку эксплуатация техники человеком во время сельскохозяйственных работ подвержена несчастным случаям, использование инерциальных измерительных блоков может значительно снизить вероятность происшествий. Таким образом, область применения этих устройств становится все шире и шире.
Инерционный измерительный блок устраняет ошибки главным образом за счет различных компенсаций, что повышает надёжность прибора. ИИБ использует MEMS-акселерометр и гироскоп, конструкция уплотнения и строгий производственный процесс гарантируют, что изделие будет точно измерять угловую скорость, ускорение и положение носителя в суровых условиях. С помощью различных компенсаций, таких как нелинейная компенсация, квадратурная компенсация, температурная компенсация и компенсация дрейфа, можно устранить максимальное число источников ошибок и значительно повысить уровень точности определения изделия.
Как мы видим, у этих двух приборов достаточно похожих функций, но, зачастую, разное назначение. И выбор между системой определения курса и ориентации и инерциальным измерительным блоком осуществляется в зависимости от стоящих перед прибором задач.
